发动机油底壳的辐射噪声分析及结构优化

油底壳表面辐射噪声占发动机总辐射噪声的24 %左右,已成为降低发动机噪声的重要制约因素。为了降低某油底壳的辐射噪声,通过有限元模型,计算其约束模态,找出油底壳的薄弱位置;进而施加由试验测得的激励,计算油底壳的表面振动加速度。在此基础上,采用边界元法对其进行辐射噪声总声功率级的计算;根据计算结果,对该油底壳进行结构优化,并预测结构优化后的辐射噪声水平。通过优化前后的对比表明：结构优化后约束模态频率有很大的提高,振型也有明显变化,总声功率级降低了1.83 dB (A)。     

微型客车某款发动机的噪声源识别与结构改进

随着微型客车的广泛使用和产品的激烈竞争,噪声问题显得更加突出。本文采用整车的分别运行法获得微型客车的常用某款发动机排气噪声、发动机燃烧噪声、发动机机械噪声、变速器噪声及其它噪声源噪声,而发动机台架声强测试、发动机悬架及油底壳振动测试发现,油底壳是发动机噪声的主要辐射源,消声器插入损失试验结果发现消声器有很大的改进空间。为此对消声器和发动机油底壳进行结构改进,消声器改进后的消声量和原结构相比,都大幅提高,最大约28dB(A),最小也有20dB(A),而改进后油底壳的各阶模态频率都有不同幅度的提高,尤其一阶、六阶都有50%以上的提高,最小的是第三、四阶,也有10.6%的提高。改进后的车外行驶加速噪声由78dB(A)降到73.5dB(A),车内噪声品质主观评价也显著提高。     

微型客车某款发动机的噪声源识别与结构改进

随着微型客车的广泛使用和产品的激烈竞争,噪声问题显得更加突出。采用整车的分别运行法识别出某款微型客车常用发动机排气噪声、发动机燃烧噪声、发动机机械噪声、变速器噪声及其它噪声源噪声,通过发动机台架声强测试、发动机悬架及油底壳振动测试发现,油底壳是发动机噪声的主要辐射源,根据消声器插入损失试验结果发现消声器有很大的改进空间。为此对消声器和发动机油底壳进行结构改进,消声器改进后的消声量和原结构相比大幅提高,最大约28 dB(A),最小也有20 dB(A),而改进后油底壳的各阶模态频率都有不同幅度的提高,尤其1阶、6阶都增大50%以上,即使增加幅度最小的3、4阶也有10.6%的提高。改进后车外行驶加速噪声由78 dB(A)降到73.5 dB(A),车内噪声品质主观评价也显著改善。     

发动机油底壳的低噪声结构设计

对某铸铝油底壳进行有限元建模,计算其自由模态,并采用有限元法和边界元法相结合的方法对其进行振动和表面辐射噪声的预测计算,得到其表面振动速度和总声功率级。对原油底壳侧面大面积平板部位进行加筋,在底部进行形状上的修改,并预测改进后结构的振动和辐射噪声水平。通过改进前后的对比表明：结构改进后自由模态频率有很大的提高,振型也有显著变化,振动幅值有所降低,总噪声水平降低3.1 dB。     

有轨电车弹性车轮降噪板的设计及性能分析

为降低有轨电车弹性车轮噪声，设计一款弹性车轮用降噪板。首先，使用ANSYS有限元软件对弹性车轮动态特性进行仿真分析，得到其模态参数并确定四种降噪板设计方案。然后通过仿真选出最佳方案，制作实物，并在半消声室进行对比试验。实验室条件落球激励下，主要关注模态（0,3）的阻尼比增幅达到233%，激励点的振动加速度级减少3.4 dB，模态辐射噪声减少3.5 dB(A)；降噪板对径向模态的平均降噪值达到2 dB(A)，对轴向模态的平均降噪值达到9.66 dB(A)。研究结果表明：阻尼层厚度为1.5 mm、约束层厚度为1 mm的交错约束阻尼结构的降噪板有着最好的减振效果，该降噪板对弹性车轮的轴向模态的振动和声辐射有着明显的抑制作用，预计能有效降低有轨电车的曲线啸叫。     

空滤器结构优化和辐射噪声分析

针对试验中发现的空滤器壳体辐射噪声大问题,综合运用模态计算、进气压力频谱计算、拓扑优化、形貌优化和声学有限元法解决了该问题。首先,通过模态计算,得出了空滤器外壳的各阶振型和模态频率。接着分析了发动机的进气压力波频谱,找出了进气压力较大的频段,由此可知空滤器辐射噪声大是由于第1阶频率较低引起的。然后,通过拓扑优化和形貌优化,找出了筋的最佳布置位置,使空滤器外壳的第1阶频率得到大幅提高。最后,通过辐射噪声的计算,确认了改进后的空滤器外壳的总声功率级降低了13.8 d B,噪声改进效果非常明显。     

内燃机结构冲压件的低噪声设计研究

为了降低发动机结构冲压件的辐射噪声,运用形貌优化的方法,提高结构刚度来达到降噪的目的。以某发动机油底壳为研究对象,建立了薄壁结构的有限元实体模型。以某阶固有频率的最大化为设计目标,寻找最佳的加强肋分布,以及最小肋宽和起肋角,以提高结构刚度,减小其表面辐射噪声。同时,在形貌优化结果的基础上,结合冲压结构加工工艺性要求提出了改进方案。     

船用柴油机油底壳声辐射计算及结构优化设计

以某船用高速柴油机油底壳为研究对象,通过测试获得油底壳激励载荷,分别利用声振耦合模式下有限元-边界元法及非耦合模式下有限元-边界元法计算油底壳辐射噪声。结果表明,不同模式下油底壳辐射声功率曲线基本吻合,油底壳与辐射介质间耦合作用可以忽略。分别利用非耦合模式下有限元-边界元法(FE-BEM)、有限元-匹配层技术(FE-AML)及有限元-无限元法(FE-IFEM)计算油底壳辐射噪声,探索了3种方法在建模规模、计算精度及计算耗时方面的差异性。研究发现,宜首选有限元-边界元法计算船用柴油机油底壳辐射噪声。为减小油底壳辐射噪声,对油底壳结构进行多目标形貌优化设计,结果表明,形貌优化可有效降低油底壳振动及辐射噪声,减少设计重复性并缩短设计周期。     

汽车动力总成冷却风扇优化设计

某汽车动力总成冷却风扇风量较低,辐射气动噪声较大,不满足设计要求,对该风扇进行改进优化设计,并对改进前后的风扇在试验台架上进行气动性能测试对比,在整车上进行车内外噪声测试对比,测试结果表明,改进后风扇在3 000 r/min时,标准风量由1 823.9 m~3/h增大到2 375.7 m~3/h,增大30.3%,静压效率无明显变化,功率略增大,改进后扇叶叶片旋转噪声的1阶和2阶明显降低,在2 600 r/min转速下,总声压级从70.41 dB(A)降低到66.31 dB(A),降低4.1 dB(A),扇叶叶片1阶声压级从67.87 d B(A)降低到56.91 dB(A),降低10.96 dB(A)。     

阻尼处理降低重型卡车驾驶室低频噪声

提出一种基于模态分析的重卡驾驶室低频噪声控制方法,将其应用于一款在怠速工况下低频轰鸣噪声较严重的重型卡车上。首先对车内噪声的频谱特性进行测试分析,获取低频噪声的频率成分信息。然后对驾驶室白车身进行模态分析,确定噪声峰值频率与车身结构振动关系,并对该部位采用阻尼处理以降低结构辐射噪声。对处理后的试验车进行噪声评价测试,结果表明主要频率处的噪声峰值降低了5.4 dB(A)～7.5 dB(A),试验车驾驶室低频噪声得到有效控制。     

基于阻尼层拓扑优化的车内噪声控制

首先建立了某车型声振耦合分析模型,并分析计算了车内噪声性能,获知了噪声异常峰值频率。接着对模态贡献量进行分析,确定了对车内噪声贡献量最大的模态阶次及其振型。然后以该阶模态振型最大节点处的频率响应最小化为优化目标,对车身壁板的阻尼层布局进行拓扑优化。最后,经过计算验证结果表明,优化方案使车内前、后排噪声下降10dB(A)以上。上述研究表明,该阻尼层优化方法可作为一种有效的车内噪声控制手段。     

发动机机体辐射噪声优化方法研究

针对某发动机机体辐射噪声突出的问题,本文在采用多体动力学、有限元法和边界元法的基础上,提出利用Minitab软件中的DOE多目标分析手段对发动机辐射噪声进行优化的方法,以该发动机机体为研究对象,对影响机体辐射噪声的7个因素进行研究,使用较少的组合次数得到机体中对辐射噪声声功率、质量等参数的主要影响因素及各因素之间的交互关系,并根据相关影响情况,选取辐射噪声声功率和质量两个主要参数重新调整各因素的参数值对机体进行优化。结果表明：通过Minitab软件优化后该机体的辐射噪声声功率减小了1.54dB(A),和计算模拟值较吻合,提高了优化效率,且达到目标值要求。为发动机机体辐射噪声的优化提供了崭新的思路。     

发动机机体辐射噪声优化方法研究

针对某发动机机体辐射噪声突出的问题,在采用多体动力学、有限元法和边界元法的基础上,提出利用Minitab软件中的DOE多目标分析手段对发动机辐射噪声进行优化的方法,以该发动机机体为研究对象,对影响机体辐射噪声的7个因素进行研究,使用较少的组合次数得到机体中辐射噪声声功率、质量等参数的主要影响因素及各因素之间的交互关系,并根据相关影响情况,选取辐射噪声声功率和质量两个主要参数,重新调整各因素的参数值对机体进行优化。结果表明:经Minitab软件优化后该机体的辐射噪声声功率减小1.54 dB(A),和计算模拟值较吻合,提高了优化效率,且达到目标值要求。该方法为发动机机体辐射噪声的优化提供了崭新的思路。     

基于模态分析及优化设计技术的低噪声齿轮室罩的设计

通过各种噪声源识别方法,得出ZH1130单缸柴油机齿轮室罩的辐射噪声是其主要噪声源之一。通过频谱分析和模态分析获得其噪声辐射的关键模态,然后利用拓扑优化的方法对其内部的加强筋进行了重新设计及布置。优化目标是第1阶约束模态频率最大化,约束函数为整体质量约束,设计变量为室罩内部可设计区域。重新设计后,部件的第1阶约束模态频率提高了241Hz。最后,测量安装有新室罩的整机九点声压及表面振动速度,结果表明,表面振动速度曲线在关键模态频段上有明显降低,齿轮室罩侧第七点的声压级与原设计相比降低了1.2dBA。     

四缸柴油机油底壳噪声预测与降噪研究

作为发动机上的壳体零件,油底壳的振动噪声控制是一个急需解决的问题。以某四缸柴油机油底壳为研究对象,采用有限元(FEM)与边界元(BEM)相结合的方法进行仿真分析,对油底壳的振动响应以及噪声辐射进行预测。通过增加厚度、更改材料以及将大而平的面改为波浪形的方法,提出结构改进的方案。结果表明,上述方法都能够有效地降低辐射噪声,更换材料以及加厚的方法均能降低噪声3.7 d B(A)以上,其中更改材料的方法单位质量降噪效果最好。     

某型柴油机缸盖罩噪声预测及降噪研究

车辆发动机噪声过大会影响驾驶舒适性,故有必要对其进行降噪。针对某型柴油机缸盖罩噪声突出的问题,采用仿真分析与结构振动声辐射理论相结合的方法,对缸盖罩的振动响应和辐射噪声进行预测。通过识别振动薄弱环节,确定优化方向,提出结构改进方案。根据改进方案得出的研究结果表明,缸盖罩顶面振动响应较大,改进后其总声功率级降低了5.81 dB(A),降噪效果明显。     

非道路高压共轨柴油机振动及噪声分析

非道路高压共轨柴油机工作条件恶劣,对振动噪声性能提出较高要求。应用多体动力学方法,建立非道路高压共轨柴油机活塞组动力学模型、阀系动力学模型以及整机多体动力学分析模型,通过对机体与曲轴模态测试,验证缩减模型的准确性。对活塞组和阀系动力学特性、主轴承载荷以及整机振动与噪声特性进行分析,结果表明,在倾覆力矩作用下,2阶谐次及其整数倍谐次下发动机振动较大;2阶谐次下,机体次推力侧振动比主推力侧振动剧烈;油底壳表面辐射声功率级最大,最大值为109.1 dB;在523 Hz频率下声压级最大,最大值为85.23 dB。研究结果可为整机减振降噪提供优化方向。     

某款车用发电机低速噪声源的识别与控制

针对某款车用发电机低速噪声偏大的问题,首先进行发电机台架噪声试验,运用阶次分析找到主要特征阶次。采用数值模拟和试验验证相结合的方法对车用发电机结构进行模态分析,计算出发电机的前几阶固有频率与模态振型。结合噪声试验分析结果与模态特性,得出低速噪声偏大是由于发电机在电磁力波的激励下发生了共振的结论。最后提出改进建议,改进后的电机低速下噪声得到明显的改善,总体声压级降低约2 d B(A),共振处声压级降低约5 d B(A)。     

阻尼材料在油底壳减振降噪中的应用研究

对某柴油机的油底壳进行了模态试验、模态分析和谐响应分析,得到其振动响应特性的基础上,利用边界元方法对没有阻尼层结构、具有自由阻尼层结构和具有约束阻尼层结构的油底壳的声辐射特性进行了研究,得出了阻尼结构对改善油底壳的声辐射特性的一些规律。     

内燃机噪声优化对车内声学的影响研究

提出了内燃机结构辐射噪声的仿真与优化方法,评价了内燃机噪声优化前后车内噪声的变化。建立了内燃机和前围板的有限元模型,通过模态分析验证了模型的精度。采用柔性多体动力学方法计算了内燃机的振动响应,并结合边界元算法得到了结构辐射噪声。完成了机体的结构优化,通过提升刚度使整体模态频率与激励峰值频率分离,从而降低机体结构响应,减小辐射噪声。搭建了内燃机与前围板的声学耦合模型,计算得到经机体结构优化前后的内燃机辐射噪声通过前围板后进入车内的声功率。结果显示,机体的优化方案大幅降低了其辐射噪声,从而减小了整机的辐射噪声。研究内燃机噪声与车内噪声的传递路径后,发现车内噪声有了明显的下降,从而证实了优化设计的可行性和有效性。